IGBT小功率感应加热电源的设计+电路图(6)
2 感应器的设计计算
2.1 感应加热电源设计的原始数据
毛坯的原始数据：加热材料，直径6mm，高度5mm钢材（45#），设计将加热材料从室温加热到950℃。
室温：20℃；
频率：30kHZ；
45#钢的密度为7.85g/cm3；
表2.1 45#钢在950℃时的参数
电阻率
（*10-6Ωm） 导热系数
（w/mk） 比热容
（J/kg•k）
1.181 24.97 619.5
由于毛坯的尺寸为直径6mm，高度5mm。则可将线圈设计成内径10mm，长度10mm。
2.2 感应加热时间的确定
经查得：45#钢的密度 7.85g/cm3=7.85*103kg/m3。则毛坯质量为：
G=π（0.6cm/2）2*0.5cm*7.85g/cm3
=π（0.3）2*0.5*7.85g/cm3
=1.109767605*10-3kg
≈1.1*10-3kg
从集肤效应中可以看出，使用交变电流时电流之流过导体表面层，电流频率越高，电流流过的表面层越薄。为了简化感应加热的整个计算，引入了一个电流穿透深度的概念。工程上规定，当涡流强度从表面向内层降低到其数值等于最大涡流强度的1/e(即36.8% )，该处到表面的距离△称为电流透入深度。
电流穿透深度的常用计算式为：
△2=5030 （2.1）
式中 ——电阻率 ；
——相对磁导率；
——电流频率 。
则，电流穿透深度：
△2=5030
=5030
=5030
=5030*
=5030*
=0.09984cm
圆柱形毛坯的感应加热时间 （s）为：
Tk=K （2.2）
式中： ——毛坯的半径（cm）；
K （2.3）
——傅里叶数；
a——毛坯材料的热扩散率（cm2/s）。
热扩散率：在传热分析中，热扩散率a（单位是 ）是热导率λ与比热容c和密度ρ的乘积之比。
a= (2.4)
其中：热导率λ（单位：W/(m•K)）；
比热容c（单位：J/(kg•K)）；
密度ρ（单位：kg/( )）。
热扩散率又叫导温系数，它表示物体在加热或冷却中，温度趋于均匀一致的能力；在a高的物质中热能扩散的很快，而a低的物质中热能则扩散的较慢。这个综合物性参数对稳态导热没有影响，但是在非稳态导热过程中，它是一个非常重要的参数。
由热扩散率的定义可得，本毛坯的热扩散率为：
=5.1346*10-6m2/s
=0.051346cm2/s